(57)【要約】      （修正有）【課題】塑性加工時において、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動することを確実に防止しながら、加工時間を短縮し得る不等厚リムの製造装置を提供する。【解決手段】第１マンドレル１と第２マンドレル２の挿入先端側の夫々の外周面に内径側に縮径した第１環状凹部１Ａと第２環状凹部２Ａで環状凹部Ａが形成され、制御手段が、回転される中空円筒素環Ｗの軸芯Ｘ１方向の環状凹部Ａに対応する位置にて、押圧ローラ３Ａを外径側から内径側に移動させ中空円筒素環Ｗの外周面Ｗｓを押圧して、押圧部分Ｗｐを環状凹部Ａに沿う形状に塑性変形させ押圧ローラ３Ａと環状凹部Ａとで挟持状態とし、挟持状態を維持したままで、スピニングローラ３Ｂを外径側から内径側に移動させ中空円筒素環Ｗの外周面Ｗｓを押圧しつつ中空円筒素環Ｗの軸芯Ｘ１方向の環状凹部Ａに対応する位置から端部に近づく方向に移動させ直管状の中空円筒素環Ｗの厚みを調整する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸芯周りで回転可能な円筒状の第１マンドレル及び第２マンドレルと、直管状の中空円筒素環を外径側から塑性加工する塑性加工ローラと、一端側から前記第１マンドレルが内嵌挿入され他端側から前記第２マンドレルが内嵌挿入された前記中空円筒素環を、前記塑性加工ローラに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、運転を制御する制御手段とを備えた不等厚リムの製造装置であって、
前記第１マンドレルの挿入先端側の外周面に、内径側に縮径した第１環状凹部が形成され、前記第２マンドレルの挿入先端側の外周面に、内径側に縮径した第２環状凹部が形成されて、前記第１マンドレルの挿入先端面と前記第２マンドレルの挿入先端面とが当接するまで前記中空円筒素環に前記第１マンドレル及び前記第２マンドレルが内嵌挿入された状態で、前記第１環状凹部及び前記第２環状凹部により環状凹部が形成され、
前記塑性加工ローラとして、前記環状凹部に対応する断面形状の押圧面を有する押圧ローラと、前記中空円筒素環の厚みを調整するスピニングローラとを備え、
前記制御手段が、前記回転駆動手段にて回転される前記中空円筒素環の軸芯方向における前記環状凹部に対応する位置において、前記押圧ローラを外径側から内径側に移動させ前記中空円筒素環の外周面を押圧することにより、押圧された部分を前記環状凹部に沿う形状に塑性変形させて前記押圧ローラと前記環状凹部とにより挟持する挟持状態とし、
さらに、前記制御手段が、前記挟持状態を維持したままで、前記スピニングローラを外径側から内径側に移動させ前記中空円筒素環の外周面を押圧しつつ、前記中空円筒素環の軸芯方向における前記環状凹部に対応する位置から端部に近づく方向に移動させて、前記中空円筒素環の厚みを調整する不等厚リムの製造装置。
【請求項２】
前記環状凹部が、断面形状が曲面の環状曲面凹部として形成されるとともに、前記押圧ローラの押圧面が、断面形状が曲面の押圧曲面として形成され、前記環状曲面凹部の曲率と前記押圧曲面の曲率とが同一の曲率に設定されている請求項１に記載の不等厚リムの製造装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記スピニングローラにより前記中空円筒素環の厚みを調整する際に、前記スピニングローラを、前記中空円筒素環の外周面を押圧しつつ、前記中空円筒素環の軸芯方向における前記環状凹部に対応する位置から端部にまで移動させる請求項２に記載の不等厚リムの製造装置。
【請求項４】
前記押圧ローラ及び前記スピニングローラによる塑性加工が終了した後、前記中空円筒素環の軸芯方向における両端部に当接配置され、当該両端部を中央側に押圧可能な一対のノックアウト手段を備えた請求項２又は３に記載の不等厚リムの製造装置。
【請求項５】
前記スピニングローラが、前記第１マンドレルに対応する第１スピニングローラと、前記第２マンドレルに対応する第２スピンニングローラとから構成されている請求項２〜４の何れか一項に記載の不等厚リムの製造装置。
【請求項６】
前記スピニングローラが、前記第１マンドレル又は前記第２マンドレルを挟んで径方向に対向する位置に、対を成して配置されている請求項２〜５の何れか一項に記載の不等厚リムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
同一軸芯周りで回転可能な円筒状の第１マンドレル及び第２マンドレルと、直管状の中空円筒素環を外径側から塑性加工する塑性加工ローラと、一端側から第１マンドレルが内嵌挿入され他端側から第２マンドレルが内嵌挿入された中空円筒素環を、塑性加工ローラに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、運転を制御する制御手段とを備えた不等厚リムの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乗用車やトラック等に用いられるタイヤ装着用のホイールとして、円筒状のリムに円板状のディスクを溶接接合して構成されるものがある。このようなホイールのリムとしては、直管状の中空円筒素環を塑性加工することにより、その厚さを適切に調整した不等厚リムが採用されており、十分な強度を確保しながら軽量化が図られている。
【０００３】
不等厚リムの製造装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、軸芯方向に沿って均一な外径の円筒状に形成され、同一軸芯周りで回転可能な第１マンドレル及び第２マンドレルと、直管状の中空円筒素環の外周面を外径側から押圧しつつ、軸芯方向に沿って中央側から端部に近づく方向に移動するスピニングローラとを備えて構成される。そして、中空円筒素環の軸芯方向の一端側から第１マンドレルが内嵌挿入され、他端側から第２マンドレルが内嵌挿入された状態で、第１マンドレル及び第２マンドレルと同一軸芯周りで回転する中空円筒素環の外周面を、スピニングローラにより塑性加工する。これにより、中空円筒素環の厚さをスピニングローラにより適切に調整できるとされる。
【０００４】
また、不等厚リムの製造装置は、例えば、特許文献２に開示されるように、直管状の中空円筒素環を、軸芯方向に沿う方向における中央部から両端部に向かうに連れてそれぞれ外径側に拡径するフレア状の中空円筒素環にプレス加工するプレス加工部を備え、まず、当該プレス加工部によるプレス加工を行う構成とされている。
これに加えて、この不等厚リムの製造装置は、軸芯方向に沿って挿入先端側に向かうに連れて縮径する円筒状で、同一軸芯周りで回転可能な第１マンドレル及び第２マンドレルと、中空円筒素環の外周面を外径側から押圧しつつ、軸芯方向に沿って中央側から端部に近づく方向に移動するスピニングローラとを備えて構成される。そして、プレス加工されたフレア状の中空円筒素環の軸芯方向の一端側から第１マンドレルが内嵌挿入され、他端側から第２マンドレルが内嵌挿入された状態で、第１マンドレル及び第２マンドレルと同一軸芯周りで回転するフレア状の中空円筒素環を、スピニングローラにより塑性加工する。これにより、フレア状の中空円筒素環の厚さを適切に調整できるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３９２９２００号公報
【特許文献２】特表２００８−５０９００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、第１マンドレル及び第２マンドレルが内嵌挿入された中空円筒素環をスピニングローラにより塑性加工する際には、当該中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動する場合がある。そのため、通常、中空円筒素環の軸芯方向における端部を回転可能な状態でチャックして、軸芯方向への移動を防止することが行われている。
【０００７】
そのような構成として、上記特許文献１の不等厚リムの製造装置においては、中空円筒素環の軸芯方向における両端部をそれぞれ位置決めし固定する第１チャック部及び第２チャック部が設けられている。
具体的には、第１マンドレルと第２マンドレルとの挿入先端面がインロー嵌合されており、第１マンドレルの挿入後端には第１プレートが固定され、第２マンドレルの挿入後端には第２プレートが固定される。そして、中空円筒素環の一端部（第１マンドレル側の端部）と第１プレートとの間に当該一端部を位置決めし固定する第１チャック部と、中空円筒素環の他端部（第２マンドレル側の端部）と第２プレートとの間に当該他端部を位置決めし固定する第２チャック部とを備え、スピニングローラによる塑性加工時に、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動することを防止可能に構成される。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の不等厚リムの製造装置においては、スピニングローラによる塑性加工時に、中空円筒素環の両端部を固定する第１チャック部又は第２チャック部とスピニングローラとが干渉する場合があり、当該両端部を塑性加工することが困難となる虞がある。
【０００９】
一方で、上記特許文献２の不等厚リムの製造装置においては、中空円筒素環の軸芯方向に沿う移動を防止する構成は開示されていないが、通常の構成と同様に、中空円筒素環の端部を回転可能な状態でチャックしているものと考えられる。そのため、上記と同様に、スピニングローラによる塑性加工時に、当該中空円筒素環の端部を塑性加工することが困難となる虞がある。
【００１０】
また、上記特許文献２の不等厚リムの製造装置においては、スピニングローラによる塑性加工の前に、プレス加工部により直管状の中空円筒素環をフレア状の中空円筒素環とする必要がある。このため、スピニングローラにより不等厚リムが形成されるまでに、プレス加工の加工時間が加わることとなり、全体として不等厚リムの形成に必要な時間が増加するとともに、不等厚リムの形成工程が複雑となる虞がある。
【００１１】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、塑性加工時において、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動することを確実に防止しながら、加工時間を短縮し得る不等厚リムの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る不等厚リムの製造装置は、同一軸芯周りで回転可能な円筒状の第１マンドレル及び第２マンドレルと、直管状の中空円筒素環を外径側から塑性加工する塑性加工ローラと、一端側から前記第１マンドレルが内嵌挿入され他端側から前記第２マンドレルが内嵌挿入された前記中空円筒素環を、前記塑性加工ローラに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、運転を制御する制御手段とを備えた不等厚リムの製造装置であって、その特徴構成は、
前記第１マンドレルの挿入先端側の外周面に、内径側に縮径した第１環状凹部が形成され、前記第２マンドレルの挿入先端側の外周面に、内径側に縮径した第２環状凹部が形成されて、前記第１マンドレルの挿入先端面と前記第２マンドレルの挿入先端面とが当接するまで前記中空円筒素環に前記第１マンドレル及び前記第２マンドレルが内嵌挿入された状態で、前記第１環状凹部及び前記第２環状凹部により環状凹部が形成され、
前記塑性加工ローラとして、前記環状凹部に対応する断面形状の押圧面を有する押圧ローラと、前記中空円筒素環の厚みを調整するスピニングローラとを備え、
前記制御手段が、前記回転駆動手段にて回転される前記中空円筒素環の軸芯方向における前記環状凹部に対応する位置において、前記押圧ローラを外径側から内径側に移動させ前記中空円筒素環の外周面を押圧することにより、押圧された部分を前記環状凹部に沿う形状に塑性変形させて前記押圧ローラと前記環状凹部とにより挟持する挟持状態とし、
さらに、前記制御手段が、前記挟持状態を維持したままで、前記スピニングローラを外径側から内径側に移動させ前記中空円筒素環の外周面を押圧しつつ、前記中空円筒素環の軸芯方向における前記環状凹部に対応する位置から端部に近づく方向に移動させて、前記中空円筒素環の厚みを調整する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、第１マンドレルの第１環状凹部及び第２マンドレルの第２環状凹部により環状凹部が形成され、当該環状凹部の外径側から中空円筒素環の外周面が押圧ローラにより押圧されるので、押圧された部分は環状凹部に沿う形状に塑性変形されて、押圧ローラと環状凹部とにより挟持される。従って、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動しようとしても、中空円筒素環において押圧ローラにより押圧された部分が環状凹部に係止するとともに、押圧ローラと環状凹部との挟持により挟持状態が維持されているため、当該中空円筒素環の軸芯方向に沿った移動を確実に阻止できる。これにより、このような挟持状態を維持したまま、スピニングローラにより中空円筒素環の外周面を押圧しつつ、中空円筒素環の軸芯方向における環状凹部に対応する位置から端部に近づく方向に移動させて、中空円筒素環の厚みを調整しても、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動せず、精度の高い塑性加工を行うことができる。なお、中空円筒素環の径方向における移動は、押圧ローラ及びスピニングローラによる外径側から内径側への押圧により防止される。
【００１４】
また、環状凹部は、第１マンドレルの挿入先端面と第２マンドレルの挿入先端面とが当接することで、第１マンドレルの挿入先端側の外周面における第１環状凹部及び第２マンドレルの挿入先端側の外周面における第２環状凹部により形成されている。このため、中空円筒素環に内嵌された第１マンドレル及び第２マンドレルの挿入先端面同士を離間させ、中空円筒素環内から第１マンドレル及び第２マンドレルを退出させる際、中空円筒素環のうち、押圧ローラにより押圧されて環状凹部に沿う形状に内径側に塑性変形した部分に干渉することなく、容易かつ簡便に退出させることができる。
【００１５】
つまり、直管状の中空円筒素環を出発原料として、押圧ローラにより中空円筒素環を挟持した挟持状態で、スピニングローラによる中空円筒素環の外周面を塑性加工することにより軸芯方向に沿う方向での厚みの調整を行って不等厚リムを製造することができ、スピニングローラで塑性加工する前にプレス加工を行う必要がなくなるため、不等厚リムを迅速に製造することができる。なお、直管状の中空円筒素環は、少なくとも内径が略一定に形成された中空円筒素環であり、軸芯方向に沿って均一な厚さの中空円筒素環や軸芯方向に沿って厚さが若干変動した（外径が若干変動した）厚さの中空円筒素環が含まれる。
【００１６】
よって、塑性加工時において、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動することを確実に防止して正確な塑性加工を実現できながら、加工時間を短縮し得る不等厚リムの製造装置を提供することができるようになった。
【００１７】
本発明に係る不等厚リムの製造装置の更なる特徴構成は、前記環状凹部が、断面形状が曲面の環状曲面凹部として形成されるとともに、前記押圧ローラの押圧面が、断面形状が曲面の押圧曲面として形成され、前記環状曲面凹部の曲率と前記押圧曲面の曲率とが同一の曲率に設定されている点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、第１マンドレル及び第２マンドレルの外周面に形成された環状凹部としての環状曲面凹部と、押圧ローラの押圧面としての押圧曲面とが、それぞれ同一の曲率に形成されているので、軸芯方向における環状曲面凹部に対応する箇所の外径側から押圧ローラの押圧曲面により中空円筒素環を押圧することで、押圧された部分を、環状曲面凹部に沿う形状に確実かつ容易に塑性変形させることができるとともに、押圧ローラの押圧曲面と環状曲面凹部とにより確実に挟持させることができる。従って、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動しようとしても、中空円筒素環において押圧ローラにより押圧された部分が環状曲面凹部に確実に係止するとともに、押圧ローラと環状曲面凹部との挟持により挟持状態が確実に維持されているため、当該中空円筒素環の軸芯方向に沿った移動をより確実に阻止できる。
【００１９】
本発明に係る不等厚リムの製造装置の更なる特徴構成は、前記制御手段が、前記スピニングローラにより前記中空円筒素環の厚みを調整する際に、前記スピニングローラを、前記中空円筒素環の外周面を押圧しつつ、前記中空円筒素環の軸芯方向における前記環状凹部に対応する位置から端部にまで移動させる点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、中空円筒素環は押圧ローラと環状凹部とにより挟持状態とされ、軸芯方向に沿う移動が確実に阻止されているにも拘らず、スピニングローラを、中空円筒素環の外周面を押圧しつつ、中空円筒素環の軸芯方向における環状凹部に対応する位置から端部にまで確実に移動させることで、中空円筒素環の両端部の厚みを確実に調整することができる。
【００２１】
本発明に係る不等厚リムの製造装置の更なる特徴構成は、前記押圧ローラ及び前記スピニングローラによる塑性加工が終了した後、前記中空円筒素環の軸芯方向における両端部に当接配置され、当該両端部を中央側に押圧可能な一対のノックアウト手段を備えた点にある。
【００２２】
上記特徴構成によれば、押圧ローラ及びスピニングローラによる中空円筒素環の塑性加工が終了した後、中空円筒素環の軸芯方向における両端部に一対のノックアウト手段を当接配置し、当該両端部を中央側に押圧することで、中空円筒素環内から第１マンドレル及び第２マンドレルの退出を確実かつ容易に行うことができる。ここで、押圧ローラ及びスピンニングローラは、中空円筒素環を外径側から内径側に押圧する構成であるので、押圧された部分が第１マンドレルや第２マンドレルの外周面、特に環状凹部近傍に係止してしまう場合があるが、このような場合でも、ノックアウト手段により中空円筒素環の両端部を中央側に押圧するので第１マンドレル及び第２マンドレルの退出を確実かつ容易に行うことができる。
【００２３】
本発明に係る不等厚リムの製造装置の更なる特徴構成は、前記スピニングローラが、前記第１マンドレルに対応する第１スピニングローラと、前記第２マンドレルに対応する第２スピンニングローラとから構成されている点にある。
【００２４】
上記特徴構成によれば、スピニングローラとして、第１マンドレル及び第２マンドレルの挿入先端側に形成される環状凹部を挟んで、軸芯方向に沿って第１マンドレル側に第１スピニングローラが配設されるとともに、第２マンドレル側に第２スピンニングローラが配設される。これにより、中空円筒素環を、押圧ローラにより環状凹部に対応する箇所にて挟持状態とし、この挟持された箇所よりも両端側に向かって、第１スピンニングローラ及び第２スピニングローラを用いてそれぞれ同時に塑性加工でき、厚みの調整を行うことができる。
よって、より迅速に中空円筒素環の厚みを調整することができる。
【００２５】
本発明に係る不等厚リムの製造装置の更なる特徴構成は、前記スピニングローラが、前記第１マンドレル又は前記第２マンドレルを挟んで径方向に対向する位置に、対を成して配置されている点にある。
【００２６】
上記特徴構成によれば、スピニングローラが、第１マンドレル又は第２マンドレルを挟んで径方向に対向する位置に、対を成して配置されているので、対となるスピンニングローラにより、第１マンドレル又は第２マンドレルを内嵌挿入した中空円筒素環を、径方向で対向する２箇所（同一直線上で、押圧方向が異なる２箇所）で押圧することができ、安定した塑性加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】不等厚リムの製造装置の概略平面視図
【図２】不等厚リムの製造装置の概略側面視図
【図３】第１マンドレル及び第２マンドレルをワークに内嵌挿入する前の状態を示す概略側面視図
【図４】第１マンドレル及び第２マンドレルがワークに内嵌挿入された状態を示す概略側面視図
【図５】（ａ）押圧ローラによりワークにおける環状凹部に対応する箇所を押圧した状態を示す概略側面視図、（ｂ）同状態を示す概略正面視図
【図６】（ａ）押圧ローラにてワークを押圧しつつ、スピニングローラにて第１マンドレル側のワークの厚みを調整した状態を示す概略平面視図、（ｂ）同状態を示す概略正面視図
【図７】（ａ）押圧ローラにてワークを押圧しつつ、スピニングローラにて第２マンドレル側のワークの厚みを調整した状態を示す概略平面視図、（ｂ）同状態を示す概略正面視図
【図８】ワークの厚みを調整後、一対のノックアウト手段によりワークを軸芯方向の中央側に押圧した状態を示す概略側面視図
【図９】厚みが調整されたワーク内から第１マンドレル及び第２マンドレルを退出させた状態を示す概略側面視図
【図１０】別実施形態に係る押圧ローラの断面形状及び環状凹部の形状を示す概略側面視図
【図１１】別実施形態に係る押圧ローラの断面形状及び環状凹部の形状を示す概略側面視図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、不等厚リムの製造装置は、同一回転軸芯Ｘ１周りで回転可能な円筒状の第１マンドレル１及び第２マンドレル２と、直管状で中空円筒状のワークＷ（中空円筒素環の一例）を外径側から塑性加工する塑性加工ローラ３と、一端側Ｗａから第１マンドレル１が内嵌挿入され他端側Ｗｂから第２マンドレル２が内嵌挿入されたワークＷを、塑性加工ローラ３に対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段４と、運転を制御する制御部５（制御手段の一例）とを備える。
【００２９】
また、不等厚リムの製造装置は、回転駆動手段４として、第１マンドレル１が連結される主軸（図示せず）を回転駆動して、第１マンドレル１を回転軸芯Ｘ１周りで回転駆動させる主軸モータＭを備える。この主軸モータＭとともに第１マンドレル１を回転軸芯Ｘ１に沿う方向に移動させる第１アクチュエータ６と、第１アクチュエータ６に対して回転軸芯Ｘ１に沿う方向に対向配置され、第２マンドレル２を当該方向に移動させる第２アクチュエータ７とを備え、回転軸芯Ｘ１を軸芯とする位置に配設されたワークＷ内に、一端側Ｗａから第１マンドレル１を、他端側Ｗｂから第２マンドレル２を同芯状態で内嵌挿入或いは退出させることが可能に構成されている。
【００３０】
なお、以下の説明の際には、主軸モータＭの回転軸芯Ｘ１に沿う方向をＸ方向（図１の左右方向）とし、このＸ方向に直交しスピニングローラ３Ｂ（塑性加工ローラ３の一例）がワークＷの外径側から内径側に移動する方向をＹ方向（図１の上下方向）とし、これらＸ方向及びＹ方向に直交し押圧ローラ３Ａ（塑性加工ローラ３の一例）がワークＷの外径側から内径側に移動する方向をＺ方向（図１の紙面表裏方向）として説明する。
【００３１】
次に、不等厚リムの製造装置の各部について説明を加える。
第１マンドレル１は、有底円筒状に形成されており、基端側が主軸に連結されて主軸モータＭにより駆動回転可能に構成されるとともに、挿入先端側の挿入先端面１ａ（図３、図４参照）が第２マンドレル２の挿入先端面２ａと当接した状態でインロー嵌合する構造（図示せず）とされ、主軸モータＭの回転駆動力が第１マンドレル１を介して第２マンドレル２に伝達可能な構成とされている。また、第１マンドレル１の基端側は、第１アクチュエータ６の先端側に連結された第１支持部材８に対して回転可能な状態で支持されている。これにより、第１マンドレル１は、第１アクチュエータ６により回転軸芯Ｘ１に沿って移動可能で、主軸モータＭにより回転軸芯Ｘ１周りで回転可能に構成される。なお、第１アクチュエータ６は、例えば、基端側が架台（図示せず）に固定支持された油圧シリンダにより構成される。
【００３２】
一方、第２マンドレル２は、外径が第１マンドレル１の外径と同径の有底円筒状に形成されており、基端側が第２アクチュエータ７の先端側に連結された第２支持部材９に対して回転可能な状態で支持されるとともに、挿入先端側の挿入先端面２ａが第１マンドレル１の挿入先端面１ａと当接した状態でインロー嵌合する構造とされ、第１マンドレル１から伝達される回転駆動力により従動回転可能な構成とされている。これにより、第２マンドレル２は、第２アクチュエータ７により回転軸芯Ｘ１に沿って移動可能で、回転軸芯Ｘ１周りで従動回転可能に構成される。なお、第２アクチュエータ７は、例えば、基端側が架台（図示せず）に固定支持された油圧シリンダにより構成される。
【００３３】
特に、図３及び図４に示すように、第１マンドレル１の挿入先端側の外周面には、内径側に縮径した第１環状凹部１Ａが形成されている。この第１環状凹部１Ａの断面形状は、後述する押圧ローラ３Ａの断面形状に対応する形状に形成される。本実施形態では、第１環状凹部１Ａの断面形状は円弧形状、すなわち、第１マンドレル１の外周面から外径側（Ｙ方向又はＺ方向）に偏倚した挿入先端面１ａの延長線上の一点を中心とする円の円弧形状に形成されている。なお、本実施形態では、第１環状凹部１Ａの円の曲率は、１／１０（半径が１０ｍｍ）に設定されている。
【００３４】
同様に、第２マンドレル２の挿入先端側の外周面には、内径側に縮径した第２環状凹部２Ａが形成されている。この第２環状凹部２Ａの断面形状は、後述する押圧ローラ３Ａの断面形状に対応する形状に形成される。本実施形態では、第２環状凹部２Ａの断面形状は円弧形状、すなわち、第２マンドレル２の外周面から外径側（Ｙ方向又はＺ方向）に偏倚した挿入先端面２ａの延長線上の一点を中心とする円の円弧形状に形成されている。なお、第２環状凹部２Ａの円の曲率は、次工程の加工状態等を考慮して適切に設定され、本実施形態では、１／１０（半径が１０ｍｍ）に設定されている。
【００３５】
従って、第１マンドレル１の挿入先端面１ａと第２マンドレル２の挿入先端面２ａとが当接するまで、ワークＷの一端側Ｗａから第１マンドレル１が内嵌挿入され他端側Ｗｂから第２マンドレル２が内嵌挿入された状態では、第１環状凹部１Ａ及び第２環状凹部２Ａにより環状曲面凹部Ａが形成される。両挿入先端面１ａ、２ａの当接状態では、第１環状凹部１Ａと第２環状凹部２Ａとが両挿入先端面１ａ、２ａに対して面対称となり、環状曲面凹部Ａは、第１環状凹部１Ａ及び第２環状凹部２Ａの円弧の中心と同一の中心の円弧で形成されるとともに、第１環状凹部１Ａ及び第２環状凹部２Ａの曲率と同一の曲率で形成される。なお、本実施形態における環状曲面凹部Ａでは、環状曲面凹部Ａと両挿入先端面１ａ、２ａとの交点が最も縮径した箇所となる。
【００３６】
図３及び図４に示すように、不等厚リムの製造装置が塑性加工の対象とするワークＷの出発形状は、ワークＷの軸芯方向に沿う方向（Ｘ方向）の厚さが均一な直管状で中空円筒状であり、また、材質としては、例えば、鉄やアルミニウムなどの金属により構成される。ワークＷの内径は、第１マンドレル１及び第２マンドレル２を内嵌挿入可能に、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の外径と略同等或いは若干大径に形成されている。従って、ワークＷに第１マンドレル１及び第２マンドレル２を内嵌挿入した状態で、主軸モータＭを作動させることにより、ワークＷを第１マンドレル１及び第２マンドレル２と一体的に回転させることができる。
なお、不等厚リムの製造装置が塑性加工の対象とする直管状で中空円筒状のワークＷとしては、少なくとも内径が略一定で上述のように形成されていれば、軸芯方向（Ｘ方向）に沿って均一な厚さのワークＷに限らず、軸芯方向（Ｘ方向）に沿って厚さが若干変動した（外径が若干変動した）ワークＷを用いてもよい。
【００３７】
図１及び図２に示すように、塑性加工ローラ３として、ワークＷの外周面Ｗｓを外径側から内径側に押圧する押圧ローラ３Ａと、ワークＷの外周面Ｗｓを外径側から内径側に押圧しつつ回転軸芯Ｘ１方向に沿って移動させてワークＷの厚みを調整する一対のスピニングローラ３Ｂとを備える。
【００３８】
押圧ローラ３Ａ及び一対のスピニングローラ３Ｂは、ワークＷの周方向において分散配置されており、本実施形態では、例えば、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、周方向において、押圧ローラ３Ａに対してそれぞれ±９０度ずつ位相をずらして各スピニングローラ３Ｂが配置されている。なお、各スピニングローラ３Ｂ同士は、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の回転軸芯Ｘ１を挟んでＹ方向（径方向）に対向する位置に配置されている。
【００３９】
図２及び図５に示すように、押圧ローラ３Ａは、円盤状に構成され、その外周縁部（先端面）が、回転されるワークＷの外周面Ｗｓに押圧されるとワークＷに従動して回転軸芯Ｘ２周りに回転可能なように支持台１０に支持されている。押圧ローラ３Ａの先端面（押圧面）の断面形状は、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の外周面Ｗｓに形成された環状曲面凹部Ａの断面形状に対応する形状に形成される。本実施形態では、押圧ローラ３Ａの押圧面の断面形状は円弧形状、すなわち、環状曲面凹部Ａの曲率と同一の曲率の円弧形状の押圧曲面３ａに形成されている（図５（ａ）参照）。本実施形態では、押圧曲面３ａの円の曲率は、１／１０（半径が１０ｍｍ）に設定されている。なお、本実施形態における押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａは、その回転軸芯Ｘ２に沿った方向における中点が最も拡径した箇所となり、また、回転軸芯Ｘ１、Ｘ２に沿う方向の幅が環状曲面凹部Ａの幅よりも若干大きく形成されている。
【００４０】
また、押圧ローラ３Ａを支持する支持台１０が、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の回転軸芯Ｘ１に対してＺ方向（径方向）で対向する位置に、押圧ローラ移動機構１１によりＸ方向とＺ方向との夫々に往復移動操作自在に設けられている。なお、押圧ローラ移動機構１１は架台に固定支持される。
【００４１】
図１、図６及び図７に示すように、各スピニングローラ３Ｂは、円盤状に構成され、その外周縁部（先端面）が、回転されるワークＷの外周面Ｗｓに押圧されるとワークＷに従動して回転軸芯Ｘ３周りに回転可能なように支持台１２に支持されている。スピニングローラ３Ｂの先端面（加工面３ｂ）の断面形状は、押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａよりも先鋭状の概略Ｖ字形状に形成される（図６（ａ）及び図７（ａ）参照）。なお、本実施形態におけるスピニングローラ３Ｂの加工面３ｂは、その回転軸芯Ｘ３に沿った方向における中点が最も拡径した先鋭箇所となる。
【００４２】
また、スピニングローラ３Ｂを支持する支持台１２が、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の回転軸芯Ｘ１を挟んでＹ方向（径方向）に対向する位置に一対配置されており、各支持台１２は、一対のスピニングローラ移動機構１３によりＸ方向とＹ方向との夫々に往復移動操作自在に設けられている。なお、各スピニングローラ移動機構１３は架台に固定支持される。
【００４３】
制御部５は、図示しないが、公知の情報演算処理手段であるＣＰＵ、記憶部等を備えて構成され、主軸モータＭ、押圧ローラ移動機構１１、スピニングローラ移動機構１３等の各機器の運転を制御するように構成されている。
【００４４】
また、図８に示すように、不等厚リムの製造装置は、ワークＷの軸芯方向（Ｘ方向）における一端側Ｗａ、他端側Ｗｂに夫々当接配置され、当該両端側Ｗａ、Ｗｂを夫々中央側に押圧可能な一対のノックアウト手段２０を備える。本実施形態のノックアウト手段２０は、ワークＷの内径と同程度の内径を有し、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の外径よりも若干大径に形成された、周方向で複数に分割された環状部材を備え、押圧機構（図示せず）により当該環状部材を押圧して、ワークＷの両端側Ｗａ、Ｗｂ側から夫々ワークＷを中央側に押圧可能に構成されている。
【００４５】
次に、上記構成の不等厚リムの製造装置を用いて、制御部５が各機器を制御して、ワークＷの軸芯方向に沿う方向（Ｘ方向）の厚さが均一な直管状で中空円筒状のワークＷを、当該厚さが調整された不等厚リムとなるように塑性加工する不等厚リムの製造方法について説明する。
【００４６】
まず、図３に示すように、回転軸芯Ｘ１と同芯上に配置されたワークＷ内に、第１アクチュエータ６を伸長作動させて第１マンドレル１を一端側Ｗａから内嵌挿入するとともに、第２アクチュエータ７を伸長作動させて第２マンドレル２を他端側Ｗｂから内嵌挿入する。この際には、挿入先端側ほど縮径した形状の第１環状凹部１Ａ及び第２環状凹部２Ａにより、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の外周面が案内されて確実且つ容易な内嵌挿入が実現される。
【００４７】
図４に示すように、第１マンドレル１の挿入先端面１ａと第２マンドレル２の挿入先端面２ａとが当接する状態にまでワークＷ内に内嵌された状態で、主軸モータＭの回転駆動を開始し、ワークＷ、第１マンドレル１及び第２マンドレル２を回転軸芯Ｘ１周りで一体的に回転させる。
【００４８】
次に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、押圧ローラ移動機構１１を作動させて、押圧ローラ３ＡをＸ方向に沿って、回転状態にあるワークＷの外周面Ｗｓにおける環状曲面凹部Ａに対応する位置にまで移動させ、当該位置において押圧ローラ３ＡをＺ方向に沿って外径側から内径側に移動させて、押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａにより当該位置のワークＷの外周面Ｗｓを押圧する。押圧曲面３ａにより押圧された部分（押圧部分Ｗｐ）は、押圧曲面３ａと環状曲面凹部Ａとにより挟持された状態で押圧されて、当該押圧部分Ｗｐの外周面は押圧曲面３ａと同じ曲率に塑性変形し、内周面は環状曲面凹部Ａと同じ曲率に塑性変形する。
これにより、押圧部分Ｗｐを、環状曲面凹部Ａに沿う形状に確実かつ容易に塑性変形させることができるとともに、押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａと環状曲面凹部Ａとにより確実に挟持させることができる。従って、ワークＷがＸ方向に沿って移動しようとしても、ワークＷにおいて押圧ローラ３Ａにより押圧された押圧部分Ｗｐが環状曲面凹部Ａに確実に係止するとともに、押圧ローラ３Ａと環状曲面凹部Ａとの挟持により挟持状態が確実に維持されているため、ワークＷのＸ方向に沿った移動をより確実に阻止できる。
【００４９】
続いて、図６（ｂ）に示すように、押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａによる押圧部分Ｗｐの挟持状態を維持したままで、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１マンドレル１に対応する部分のワークＷの塑性加工を行う。
具体的には、一対のスピニングローラ移動機構１３を作動させて、一対のスピニングローラ３ＢをＸ方向に沿って、回転状態にあるワークＷの外周面Ｗｓにおいて押圧部分Ｗｐよりも一端側Ｗａに若干偏倚した位置にまで移動させる。そして、当該位置において一対のスピニングローラ３ＢをＹ方向に沿って外径側から内径側に移動させて、スピニングローラ３Ｂの加工面３ｂにより当該位置のワークＷの外周面Ｗｓを押圧しつつ、さらに、Ｘ方向に沿って一端側Ｗａにまで移動させる。
【００５０】
さらに、図７（ｂ）に示すように、押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａによる押圧部分Ｗｐの挟持状態を維持したままで、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２マンドレル２に対応する部分のワークＷの塑性加工を行う。
具体的には、一対のスピニングローラ移動機構１３を作動させて、一対のスピニングローラ３ＢをＸ方向に沿って、回転状態にあるワークＷの外周面Ｗｓにおいて押圧部分Ｗｐよりも他端側Ｗｂに若干偏倚した位置にまで移動させる。そして、当該位置において一対のスピニングローラ３ＢをＹ方向に沿って外径側から内径側に移動させて、スピニングローラ３Ｂの加工面３ｂにより当該位置のワークＷの外周面Ｗｓを押圧しつつ、さらに、Ｘ方向に沿って他端側Ｗｂにまで移動させる。
【００５１】
このような一対のスピニングローラ３Ｂによる塑性加工の際、一対のスピニングローラ３ＢによるＹ方向への移動量、移動速度、押圧力等、及び、Ｘ方向への移動量、移動速度、押圧力等は、所望の厚さを備えた不等厚リムの形状に応じて適宜調整される。この調整のための各種条件は、制御部５の記憶部に適切に記憶され、制御部５が、記憶された条件に基づいて、ワークＷの塑性加工を自動的に実行するように構成され、スピニングローラ３ＢによりワークＷの厚みが調整された不等厚リムが形成される。
【００５２】
なお、各図において示される塑性加工前及び塑性加工後のワークＷの厚みは、本願発明の理解を容易にするために概略の厚みを表し、実際に塑性加工されたワークＷの厚みを示すものではない。例えば、図示されたワークＷのＸ方向に沿う方向の厚みよりも薄く形成することができ、また、図示されたワークＷのＸ方向に沿う方向の厚みのように略均一な厚みではなく、所望の厚み（薄い部分と厚い部分を有する厚み）に調整した任意の不等厚形状に形成することもできる。
【００５３】
これにより、押圧ローラ３Ａによる挟持状態を維持したまま、スピニングローラ３ＢによりワークＷの外周面Ｗｓを押圧しつつ、ワークＷの軸芯方向（Ｘ方向）における環状曲面凹部Ａに対応する位置から両端側Ｗａ、Ｗｂに夫々移動させて、ワークＷの厚みを調整しても、ワークＷが軸芯方向（Ｘ方向）に沿って移動せず、精度の高い塑性加工を行うことができる。なお、ワークＷの径方向（Ｙ方向又はＺ方向）における移動は、押圧ローラ３Ａ及びスピニングローラ３Ｂによる外径側から内径側への押圧により防止される。つまり、厚さが均一な直管状の中空円筒素環であるワークＷを出発原料として、押圧ローラ３ＡによりワークＷを挟持した挟持状態で、スピニングローラ３ＢによるワークＷの外周面Ｗｓを塑性加工することにより軸芯方向に沿う方向（Ｘ方向）での厚みの調整を、ワークＷの両端側Ｗａ、Ｗｂにまで行って不等厚リムを製造することができ、しかも、スピニングローラ３Ｂで塑性加工する前にプレス加工を行う必要がなくなるため、不等厚リムを迅速に製造することができる。
よって、本願発明に係る不等厚リムの製造装置では、塑性加工時において、ワークＷが軸芯方向（Ｘ方向）に沿って移動することを確実に防止して正確な塑性加工を実現できながら、加工時間を短縮し得ることとなる。
【００５４】
そして、図８に示すように、押圧ローラ３Ａ及び一対のスピニングローラ３ＢをワークＷの外周面Ｗｓから離間させて退避させ、主軸モータＭの回転駆動を停止して、これら押圧ローラ３Ａ及びスピニングローラ３ＢによるワークＷの塑性加工を終了させる。
その後、図８及び図９に示すように、ワークＷの軸芯方向（Ｘ方向）における両端側Ｗａ、Ｗｂに、周方向に分割された環状のノックアウト手段２０を夫々当接配置し、当該両端側Ｗａ、Ｗｂを中央側（押圧ローラ３Ａにより押圧されていた押圧部分Ｗｐ側）に押圧することで、ワークＷ内から第１マンドレル１及び第２マンドレル２の退出を行う。押圧ローラ３Ａ及びスピンニングローラ３Ｂは、ワークＷを外径側から内径側に押圧する構成であるので、押圧された部分が第１マンドレル１や第２マンドレル２の外周面、特に環状曲面凹部Ａ近傍に係止してしまう場合があるが、このような場合でも、ノックアウト手段２０によりワークＷの両端側Ｗａ、Ｗｂを中央側に押圧するので第１マンドレル１及び第２マンドレル２の退出を確実かつ容易に行うことができる。
【００５５】
よって、本発明に係る不等厚リムの製造装置では、直管状で金属製の中空円筒状のワークＷを出発原料として、塑性加工ローラ３としての押圧ローラ３Ａ及びスピニングローラ３Ｂによる塑性加工のみで、厚さを適切に調整した中空筒状の不等厚リムを迅速且つ正確に製造できる。
【００５６】
〔別実施形態〕
（Ａ）上記実施形態では、押圧ローラ３Ａの押圧曲面３ａの断面形状を、環状凹部としての環状曲面凹部Ａと同一の曲率を備えた円弧形状に形成したが、環状凹部に対応する断面形状でワークＷを確実に挟持して、ワークＷのＸ方向に沿った移動を阻止することができる構成であれば、その他の構成を採用することもできる。
（Ａ−１）例えば、図１０に示すように、上述の押圧ローラ３Ａに替えて、当該押圧ローラ３Ａ及び環状曲面凹部Ａの曲率よりも小さな曲率の断面形状を採用した押圧ローラ３０を用いることもできる。この押圧ローラ３０では、押圧曲面３０ａの断面形状を、第１マンドレル１の第１環状凹部３０Ａ及び第２マンドレル２の第２環状凹部３１Ａにより形成される環状曲面凹部Ａ１の断面形状の曲率である１／２０（半径が２０ｍｍ）と同一の曲率とすることができる。なお、押圧ローラ３０の押圧曲面３０ａの回転軸芯Ｘ１、Ｘ２に沿う方向の幅は、環状曲面凹部Ａ１の幅と略同等に形成されている。
（Ａ−２）例えば、図示しないが、上述の押圧ローラ３Ａ及び環状曲面凹部Ａの曲率よりも大きな曲率の断面形状を採用した押圧ローラを用いることもできる。
（Ａ−３）例えば、図１１に示すように、上述の押圧ローラ３Ａに替えて、回転軸芯Ｘ１、Ｘ２と平行な直線状の断面形状の押圧面３２ａを備えた押圧ローラ３２を用いることもできる。この押圧ローラ３２では、押圧面３２ａの断面形状を、第１マンドレル１の第１環状凹部３２Ｂ及び第２マンドレル２の第２環状凹部３３Ｂにより形成される環状凹部Ｂの断面形状に対応する直線状の形状とすることができる。なお、当該環状凹部Ｂの断面形状は、略矩形状に形成されている。
【００５７】
（Ｂ）上記実施形態では、一つの押圧ローラ３Ａを周方向の一箇所に配設したが、複数の押圧ローラ３Ａを用いて、周方向に分散して配置する構成としてもよく、一対の押圧ローラ３Ａを、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の回転軸芯Ｘ１を挟んで対向する位置に配置してもよい。また、上記実施形態では、押圧ローラ３Ａによる挟持状態を維持したまま、スピニングローラ３Ｂにより塑性加工をする構成を説明したが、スピニングローラ３Ｂにより塑性加工する際に、押圧ローラ３ＡをワークＷの外周面Ｗｓから離間させて退避させて、押圧部分Ｗｐによる環状曲面凹部Ａへの係止によってワークＷを固定するように構成しても構わない。
【００５８】
（Ｃ）上記実施形態では、押圧ローラ３Ａに対して、周方向で±９０度ずつずらして、対となるスピニングローラ３Ｂを配置したが、押圧ローラ３Ａ及びスピニングローラ３Ｂが干渉しなければ、押圧ローラ３Ａ及びスピニングローラ３Ｂを周方向に分散配置する位置は適宜変更することができる。この際、スピニングローラ３Ｂの数を適宜変更することもできる。
【００５９】
（Ｄ）上記実施形態では、一対のスピニングローラ３Ｂを用いて、ワークＷにおける第１マンドレル１に対応する部分を塑性加工し、続いて、第２マンドレル２に対応する部分を塑性加工するように構成した。しかしながら、スピニングローラ３Ｂとして、第１マンドレル１に対応する第１スピニングローラと、第２マンドレル２に対応する第２スピンニングローラとから構成して、ワークＷの第１マンドレル１に対応する部分及び第２マンドレル２に対応する部分の塑性加工を同時に行い、迅速な塑性加工を行う構成とすることもできる。この際、第１スピニングローラを回転軸芯Ｘ１を挟んで一対配置し、第２スピニングローラを回転軸芯Ｘ１を挟んで一対配置するように構成することもできる。
【００６０】
（Ｅ）上記実施形態では、ワークＷの軸芯方向における両端側Ｗａ、Ｗｂに当接配置され、当該両端側Ｗａ、Ｗｂを中央側に押圧可能な一対のノックアウト手段２０を備えた構成としたが、ワークＷ内から第１マンドレル１及び第２マンドレル２の退出を確実かつ容易に行うことができる構成であれば、その他の構成を採用することもできる。
【００６１】
（Ｆ）上記実施形態では、第１マンドレル１が連結される主軸を主軸モータＭにより回転駆動するように構成し、ワークＷに第１マンドレル１及び第２マンドレル２を内嵌挿入した状態で、第１マンドレル１が連結される主軸を回転駆動する主軸モータＭを作動させることにより、ワークＷを第１マンドレル１及び第２マンドレル２と一体的に回転させるように構成したが、第１マンドレル１及び第２マンドレル２の両方に夫々を回転駆動可能なモータを備えるように構成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、塑性加工時において、中空円筒素環が軸芯方向に沿って移動することを確実に防止しながら、加工時間を短縮し得る不等厚リムの製造装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    第１マンドレル
１ａ  挿入先端面（第１マンドレル）
１Ａ  第１環状凹部
２    第２マンドレル
２ａ  挿入先端面（第２マンドレル）
２Ａ  第２環状凹部
３    塑性加工ローラ
３Ａ  押圧ローラ（塑性加工ローラ）
３ａ  押圧曲面（押圧面）
３Ｂ  スピニングローラ（塑性加工ローラ）
４    回転駆動手段
５    制御部（制御手段）
２０  ノックアウト手段
Ａ    環状曲面凹部（環状凹部）
Ｘ１  回転軸芯（軸芯）
Ｗ    ワーク（中空円筒素環）
Ｗｓ  外周面
Ｗａ  一端側（端部）
Ｗｂ  他端側（端部）
Ｗｐ  押圧部分（押圧ローラにより押圧された部分）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013081984.tif 000009
【図８】
2013081984.tif 000010
【図９】
2013081984.tif 000011
【図１０】
2013081984.tif 000012
【図１１】
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